【正文】 就是 11S ，回波損耗也就是 11S 的 dB 表示形式 。其中微波網(wǎng)絡(luò)理論、傳輸線理論和腔體理論屬于傳統(tǒng)的分析方法，而后面三種則屬于數(shù)值分析方法。正是由于這些特點(diǎn) ,它是常見(jiàn)的無(wú)線電頻率濾波器。 模擬帶通濾波器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的 1．了解有源 濾波器 和無(wú)源 濾波器 的設(shè)計(jì)方式以及內(nèi)容過(guò)程。事實(shí)上許多微波組件都有特定的頻率特性 ,可以使用濾波器的理論進(jìn)行分析。 （ 4）對(duì)方程組進(jìn)行求解，求出電路中各個(gè)元件的數(shù)值。 參數(shù)公式是 : 公式中 uoA 是通帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)， Q 是品質(zhì)因子， c? 是截止角頻率。 電路仿真設(shè)計(jì) 仿真電路圖： 第 14 頁(yè) 圖（ ） 有源低通 filter 仿真電路 在仿真軟件 workbench 對(duì)其電路進(jìn)行仿真工作后，得出 濾波器 的頻域特性曲線，可以得到最后的仿真結(jié)果，如下圖（ ）所示： 圖（ ） 第 15 頁(yè) 從圖（ ）中可以看出，該設(shè)計(jì)所需要的仿真效果大致達(dá)到。但事實(shí)上介質(zhì)基片微帶線生產(chǎn) ,盡管它仍然是雙導(dǎo)體系統(tǒng) ,卻源于空氣介質(zhì)和介質(zhì)界面的存在 ,讓 問(wèn)題變得比較復(fù)雜化。 耦合微帶線、電場(chǎng)的分布條件下的奇偶模激勵(lì)如下圖所示 : 源于奇 .偶模的場(chǎng)分布不一樣，因此單位長(zhǎng)度上對(duì)地的奇偶模分布電容也不一樣，通常以 o0C 和 e0C 來(lái)表示。所以微波諧振器作為微波組件是有存儲(chǔ)能量和頻率選擇性的特點(diǎn)。如果具有輸入 /輸出耦合結(jié)構(gòu)則相當(dāng)于兩端口網(wǎng)絡(luò)。 第 21 頁(yè) 匹配電路的含義是當(dāng)源和負(fù)載阻抗不匹配 ,通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)合適的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和電源阻抗之間的轉(zhuǎn)換 ,得到較小的輸電損失。 這種單獨(dú)耦合線單元非但具備典特有的 帶通濾波器特性，而且單獨(dú)的耦合線節(jié)單元的頻率響應(yīng)該具有周期性。 針對(duì)上述提出的設(shè)計(jì)指標(biāo)，在開(kāi)始電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，關(guān)鍵是對(duì) filter 的 s 參 第 22 頁(yè) 數(shù)進(jìn)行分析，用 濾波器 的 S 參數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)開(kāi)始仿真。 圖（ ） S(2， 1)輸出波形 由上圖（ ）可見(jiàn)，濾波器通帶內(nèi)衰減量低于 2 分貝，波紋低于 2 分貝，阻帶下限低于 后的衰減量大于 40dB，阻帶上限大于 后的衰減量也滿足大于 40dB 的要求 ,所以以上修正均達(dá)到要求。Evgenii R. Shishchenko。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě) 2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人授 權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。 第 28 頁(yè) 圖（ ） 駐波比輸出波形 如圖（ ）所示，駐波比為 ,滿足設(shè)計(jì)要求。 第 23 頁(yè) 圖 （ ） 微帶線計(jì)算工具窗口 3 仿真參數(shù)設(shè)置 ADS 元件庫(kù)中選取一個(gè) S 參數(shù)仿真控制器，將其放入到電路圖當(dāng)中。 本節(jié)將構(gòu)思一個(gè)微帶耦合型的帶通 濾波器 ，具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下： 通帶 ，主要由 濾波器 的 21S 參數(shù)決定。在設(shè)計(jì)射頻電路匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)，往往有許多方面的因素會(huì)影響到匹配電路設(shè)計(jì)的性 能指標(biāo)，當(dāng)然在這些眾多的影響因素中，主要是通過(guò)電路的簡(jiǎn)單性、連接電路的種類(lèi)以及是否可調(diào)節(jié)這三方面來(lái)設(shè)計(jì)、搭建最佳匹配電路。 對(duì)于串聯(lián)諧振回路，其輸入阻抗為 )(j)1j 000in ??????? ?????? LRCLRZ （ 式中： 0? =1/ LC —— 諧振角頻率； R—— 輸入阻抗的實(shí)部； X=ω L C?1 —— 共振時(shí)，輸入阻抗的虛部應(yīng)為零。 品質(zhì)因數(shù) Q 微波諧振腔的品質(zhì)因數(shù) Q 是一個(gè)重要的參數(shù) ,它表示諧振器選擇性的優(yōu)點(diǎn) ,能量損失的大小 ,定義為： LPWQ 002 ?? ??? 諧振時(shí)能量一個(gè)周期內(nèi)損耗的電磁 量諧振器內(nèi)儲(chǔ)存的電磁能 LP ? 式中： 0w —— 諧振器中的儲(chǔ)能； LP —— 諧振器中的損耗功率。微波濾波器和波長(zhǎng)計(jì)中 。 微帶線的特性參量 ,微帶線通常工作在弱色散區(qū) ,它的工作模式 ,TEM 模式的分析根據(jù)分析 ,一種“準(zhǔn)靜態(tài)分析”的方式。 它是一種準(zhǔn) TEM 波傳輸線 ,計(jì)算更為復(fù)雜 ,但結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。R 相乘求得R；而 K=100/（ cf *C） . 我們?nèi)?K=5，由公式 ?及電路元器件值表中 Av=2 得 R1=*5=Ω，取 R1 為 ； R2=*5=，取 R1 為 11kΩ； R3=R4=Ω，取 33kΩ。由于要求 30 分貝 /八度 ,選取二階有源低通 濾波器 電路 ,其中 n = 2。由于在設(shè)計(jì)模擬電路時(shí)，需要對(duì)高頻信號(hào)在特定的頻率或頻段內(nèi)的頻率分量做放大或衰減的處理，因此必須研究如何實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的濾波。 5．掌握理論聯(lián)系實(shí)踐的方法。 目前 Electronic Workbench已經(jīng) 是一 種 經(jīng)典 靈巧 ， 比較 好用 而且能夠準(zhǔn)確描述電路波形 的模擬數(shù)字電路仿真軟件 。主要包括陶瓷、晶體等濾波器。 鏡參數(shù)方法是一種 ABCD 參數(shù)基于兩端口網(wǎng)絡(luò)分析方法的過(guò)濾輸入 /輸入。根據(jù)能量守恒關(guān)系： inP = RP + AP 經(jīng)過(guò)濾波器的功率 AP ，負(fù)載會(huì)吸收掉一部分的功率，即負(fù)載功率 LP ，因此可以得到： 第 6 頁(yè) LP ≤ AP 如果濾波器無(wú)損耗，則 LP = AP ；如果輸入端又無(wú)反射， RP =0，則 LP =inP 。 5．回波損耗（或反射損耗） 端口信號(hào)的輸入功率和反射功率之比的分貝數(shù) (dB),為 20 log10 |ρ |，其中ρ是電壓反射系數(shù)。 濾波器的主要參數(shù) 1． 中心頻率： 以濾波器通頻帶的頻率 f0 f0 =(f1 和 f2)/ 2,f1,f2 帶通或帶阻 filter 左和右相對(duì)衰落頻率 點(diǎn) 1 dB 或 3 dB。 第三章，簡(jiǎn)單介紹了軟件 workbench 以及模擬帶通 濾波器 的設(shè)計(jì)原理，算法及仿真圖表與分析?？傮w來(lái)說(shuō) ,目前有源過(guò)濾器的技術(shù)比不上無(wú)源，因此尚未在國(guó)內(nèi)大 規(guī)模生產(chǎn)以及使用 。隨后幾年 ,致力于 鉆研 各種新 式 的 濾波器 ,不遺余力 提高性能和擴(kuò) 張使用范圍 。由于電壓或電流的頻率越高 ,輻射會(huì)更有可能 ,它是高頻干擾信號(hào)輻射干擾問(wèn)題日益嚴(yán)重。 在設(shè)計(jì)模擬電路時(shí)，需要對(duì)高頻信號(hào)在特定頻率或頻段內(nèi)的頻率分量做放大或衰減處理。能夠由微帶線組成，也能夠由電阻 ,電容等組成。叫做微波。 第 2 頁(yè) 國(guó)內(nèi)外濾波器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1． 2． 1 國(guó)內(nèi)外濾波器的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r： 國(guó)外 ： 在二十世紀(jì)初 ,美德的 專(zhuān)家 發(fā)明了 LC 濾波器 ,緊接著誕生了首 個(gè)多 回 路復(fù)用系統(tǒng) 。清華大學(xué)在 1983 年被制成一塊現(xiàn)金流量表 ,成都大學(xué)工程和工廠 ,現(xiàn)金流量表還發(fā)展成一段。其余的各種過(guò)濾器占 13%。這幾種原型 濾波器 的衰減響應(yīng)如圖。由于 filter 原始信號(hào)在電路的引入 ,處于 中心或截止頻率的衰減損失特性 ,比如要求所有帶內(nèi)插入損耗應(yīng)強(qiáng)調(diào)。一旦你知道網(wǎng)絡(luò)的 S 參數(shù) ,然后就能夠把它轉(zhuǎn)換為其他矩陣 參數(shù) (如阻抗矩陣以及導(dǎo)納矩陣等等 )。 濾波器 的綜合設(shè)計(jì)和分析方法 綜合設(shè)計(jì)方法 濾波器的綜合設(shè)計(jì)方式有插入損耗法和鏡像參量法兩種 。 常見(jiàn)的射頻濾波器 現(xiàn)在常見(jiàn)射頻濾波器為下面的幾個(gè)： 1．體波及聲表面波濾波器 特點(diǎn)是插入損耗低、帶外抑制較高、頻率響應(yīng)平坦、體積小、承受功率高、整合兼容性高，另外品質(zhì)因數(shù)高，溫度特性優(yōu)良，因此應(yīng)用比較廣泛，但是主要適合窄帶應(yīng)用。 本章小結(jié) 本章主要寫(xiě)了濾波器的分類(lèi)、重要參數(shù)、設(shè)計(jì)方式，以及幾種常見(jiàn)射頻濾波器。 2 嫻熟的掌握仿真軟件 (工作臺(tái)或電路仿真 )電路設(shè)計(jì)以及運(yùn)行仿真結(jié)果。源于集中參數(shù) 第 10 頁(yè) 濾波器 理論相對(duì)健全 ,因此 ,雖然微波 濾波器 在很多方面都有自己的特點(diǎn) ,但是在一定的頻率范圍內(nèi) ,分析微波 濾波器 的 特點(diǎn) ,可以使用相應(yīng)的集總等效電路進(jìn)行了分析。 （ 5）對(duì)電路進(jìn)行安裝以及調(diào)試 ,確保電路性能達(dá)到要求的指標(biāo)。 第 12 頁(yè) 電路元器件值表 ?截止頻率 cf =2Khz， C=。 第 16 頁(yè) 第四章 微帶濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 微帶線作為 最廣泛應(yīng)用于微波傳輸線的集成電路。利用電磁場(chǎng)理論 ,可以證明得到在兩種不一樣介質(zhì)的傳輸系統(tǒng)中 ,純 TEM 模式是不存在 ,只存在TE 模式和 TM 模式的混合模式。利用傳輸線的理論很容易給出耦合微帶線的奇偶模特性阻抗，各自的表達(dá)式為： OPOCVZ 0o01? 0epee01